автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Использование модульного принципа при построении гибких производственных систем медицинской промышленности

^ о -- ц ! ';

Л1осковский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева

На правах рукописи

САВИЦКАЯ ТАТЬЯНА ВАДИМОВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДУЛЬНОГО ПРИНЦИПА ПРИ ПОСТРОЕНИИ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ МЕДИЦИНСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

05.17.08— Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1992

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева на кафедре гибких автоматизированных-'нроцзводст-венны.ч систем.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор В. Л. Перов; научный консультант—кандидат технических наук, доцент В. П. Бельков.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А. Ю. Винаров; доктор фармацевтических наук, профессор М. А. Балабудкин.

Ведущая организация — Государственный проектный научно-исследовательский институт медицинской промышленности.

Защита диссертации состоится 1992 г. в часов на заседании специализиро-

ванного совета Д 053.34.08 в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева (125190, Москва А-190, Миусская пл., 9) в ауд. МАЗ

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан

1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Д. А. БОБРОВ

» " • ;

рбщая характеристика работы

■ ->'';Актуальность. В медицинской промышленности преобладают ыало-гоннажные периодические многостадийные производства, работающие по индивидуальным технологиям. Существующее производства характеризуются невысокой производительностью. Острая нехватка лекарственных препаратов выдвигает задачу увеличения производительности производств в подотрасти за счет реконструкции действующих заводов (цехов) или проектирования и строительства новых. ■ (йюгостадийность индивидуальных схем и сходное аппаратурное оформление технологических процессов получения лекарственных препаратов позволяют предложить модульный принцип построения гибких многоассортиментных химико-технологических систем (ХГС), реализуемых на основе минимального набора типовых технологических и аппаратурных модулей. Таким образом, становится возможным выпуск лекарственных препаратов, обладающих сходные медикаментозные воздействием на человека, по гибким технологиям, построенным по модульному принципу. В связи с этим весьма актуальными представляются вопросы разработки методов проектирования таких производств.

Цель работы. Целью диссертации является разработка теоретических и практических вопросов, построения оптимальных многоасор-тимэнтных гибких схем выпуска лекарственных препаратов в модульном исполнении для вновь проектируемых производств и реконструкции действующих.

В работе поставлены и решались задачи:

- разработать методику синтеза оптимальных гибких многоассортиментных производств с использованием блочно-модульного принципа их построения;

- разработать методики анализа возможности выпуска многоассортиментной продукции по совмещенной технологии и формирования библиотеки типовых технологических и аппаратурных модулей.для проектирования гибких ХТС;

-разработать методику количественной оценки гибкости типовых модулей в производствах лекарственных препаратов;

- разработать рациональные способы органи^ащш выпуска ассортимента лекарственных препаратов;

- разработать программно-алгоритмическое обеспеченно сытсн гр'з-ких ХГС;

- я -

Методы исследований, в работе использованы матемагичесь аппарат и методы системного анализа, линейного, нелинейного частично-дискретного программирования , а также •• программировав в реляционной.базе данных DBASE III plus, реализуемые на перс нальных ЭВМ типа IBM

Научная новизна. Сформулирован новый подход к синтс гибких многоассортиментных ХТС, отличающийся от известных par применимостью для любого ассортимента; относительной независ ыосгью этапов синтеза; учетом количественной оценки гибкости к дулей синтезируемой ХТС; выбором оптимальной структуры XIС критерию приведенных затрат.

. Разработаны теоретические принципы анализа возможности с; местного выпуска продуктов и построения гибких ХТС в кодульш исполнении.

Разработан метод количественной сценки гибкости оОорудо; ния (ХТС) и методика проектирования аппаратурных модулей с ! данной степенью гибкости.

Практическая ценность. Проведенные в работе теоретичеа исследования синтеза оптимальных гибких многоассортиментных щ избодств представляет собой методологические основы для в» проектируемых гибких многоасортиментных ХТС модульного типа реконструкции действующих.

Реализация и внедрение результатов исследований.

С использованием теоретических разработок синтезирована тимашшя схема производств лекарственных препаратов сульфат: мидной группы в' модульном исполнении. Результаты передань: в Г РОНШМедпром для проектирования. Суммарный, подтвержденный ак ми о внедрении, экономический эффект составляет 373299 рублей год.

Аппробацин работы. Основные положения диссертационной рз ты докладывались и обсуждались на III Всесоюзной конфереь "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (г. Мс ва,1939 г.), Всесоюзной конференции "Реахимтехника-3" (г.Днег петровскД989 г.),XXV, XXVI и XXVII научно-технических конфет циях молодых ученых МХТИ имени Д. И. Менделеева (г.Москва, Ii 1990. 1991 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликосш

чатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ни глав и заключения, включающие Уяг/странтщ машинописного жста, рисунков и £ таблиц, а также списка использованных [тературных источников из наименований и приложения.

СОДЕРКАНИЕ РАБОТЫ ■

Бо введении приводится краткая характеристик объекта пестования; обосновывается актуальность,.'научная новизна я прак-етеское значение работы. Определяются цели и задачи работы, шеодится структура диссертации и ее содержание по главам.

В главе 1 проведен обзор суноствуюдих подходов к синтезу ■бких мяогоассортиментных производственных систем хннкчеексД и агашх о ней отраслей промышленности.

Вопросы синтеза решаются дхя индивидуальных, совмещенных м й!шх производств фиксированного и переменного ассортимента. В ^ен случае можно вьщелдаь два направления синтеза: структурной структурно-параметрический.

Структурный синтез вшгчкчаеася в классификации ассортимента ) общности используемого оборудования. Объединение в группы юдукгов с аппаратурио- разлячаксдатся технологическими процес-

позволяет организовать последовательно-параллельный выпуск гадуктов ассортимента и выбрать оптимальную структуру }ГГС по юменному критерию. Этот подход примени:,! для фиксированного ас-фтимента и схем с неполным совмещением стадий (с элементами ¡бкости). Однако, структурный синтез не решает проблему синтеза )лностью, так как не позволяет определить параметры синтезируе-)й ХТС и оптимизировать их. Этот недостаток отсутствует в :руктурно-параметрическом направлении синтеза ХТС, являющимся 5щим по сравнению со структурным синтезом. Подход применим для штеза индивидуальных или совмещенных схем фиксированного ас-)ртимента. Синтез оптимальных структур и оптимального аппара-грного оформления ведется по одному из критериев ( минимизация земени выпуска ассортимента, минимизация количества групп высока, минимизация капитальных затрат), в результате получают четкую структуру ХГС, реализуемую на максимальном количестве

аппаратов.

Более перспективным направлением структурно-параметрического синтеза является модульный подход,заключающийся в формировании типовых и индивидуальных модулей, предназначенных для реализации в них одного или нескольких одностадийных ХГП, и обеспечивающий возможность выпуска ассортимента по переменным маршрутам. Направление применимо для проектирования оборудования многофункционального назначения и синтеза гибких ХГС в условиях неопределенности ассортимента. Однако предлагаемый в литературе модульный подход к синтезу гибких ХТС не лишен недостатков, так' как ; нем отсутсвуют вопросы количественной оценки гибкости модулей, ) вопросы способов организации выпуска ассортимента решаются а качественном уровне.

Учет специфики производств лекарственных препаратов, являю щихся периодическими, многостадийными, аппаратурно-подобным ставит задачу разработки подхода к синтезу, лишенного вышеска ванных недостатков. Поэтому в работе предлагается новый обобщен ный подход к синтезу оптимальных ХТС (рис. 1),заключающийся в де композиции проблемы синтеза на.шесть независимых этапов.

1. Формирование ассортимента, предполагающее его классиф* кацию на основной и дополнительный для решения задачи синте; оптимальной ХГС и размещение на ней дополнительного ассортимент

2. Анализ возможности совместного выпуска ассортимента определение минимального количества типов модулей для реализащ совмещенной или гибкой ХГС в случае, если ассортимент совмести: или рекомендаций по их выпуску по индивидуальным технологиям случае не совмещаемого ассортимента.

3. Формирование технологических и аппаратурных модулей построение принципиальной структуры ХГС в модульном исполнении

4. Оценка степени- гибкости модулей и ХГС в целом.

5. Оптимизация выпуска ассортимента (группировка продукте маршруты и организация их выпуска).

6. Структурно-параметрическая многокритериальная оптимчз.' ция с использованием различных критериев: минимум капитальных приведенных затрат, 'минимум Бремени выпуска ассортимента и пр; тоев оО'.чрудовзяи?, максимум грбкости.-с целью определения о: мальисй 'ТгрукЩ'Я XI п и газы--ров оборудэгмнкя.

ЭТАПЫ - 5 -ЗАДАЧИ РЕЗУЛЬТАТ

1 формирование ассортимента классификация ассортимента основной . дополнительный

анализ возможности совмещения ассортимента

схема

индивидуальная

совмещенная

гибкая

минимальный набор модулей

струитурнэ-па-

раметричеекзя оптимизация

5 оптимизация выпуска ассортимента -----,-- группировка ассортимента, способ и маршрут • выпуска

кпогокрнтери--— альнад онтпыи-Iэацил

оптимальная организация выпуска

оптимальная ХГС

Рис. 1. Синтез оптимальных ХТС.

Каждый этап представляет самостоятельный раздел синтеза О соответствующими теоретическими и практическими проработками.

Предлагаемый подход применим для проектирования как индивидуальных, так и гибких ХТС в модульном исполнении определенного или неопределенного ассортимента и является более общим по сравнению с имеющимися. Независимость этапов друг от друга (кроме первого) позволяет решать их в любой последовательности и, при необходимости, исключать этапы, не характерные для рассматриваемых производств.

В главе 2 рассмотрены теоретические аспекты совмещения многостадийных ХТП, модульного принципа построения гибких схем и количественной оценки гибкости аппаратурных модулей.

- б -

В работе проведена классификация ассортимента и разработана методика совмещения многостадийных ХТП, рассматривающая совокупность признаков (физико-химические свойства, химизм процессов, технология и аппаратурное оформление), которым полностью или частично должны удовлетворять сырье, полупродукты и продукты ассортимента Предложена количественная оценка совместимости ХТП по группам признаков с учетом неравнозначности признаков и групп. Данная методика позволяет определить типы модулей для построения ХГС с модульной организацией.

Модульный принцип построения гибких ХТС заключается в создании минимального набора модулей для реализации на их основе мнокества ХТП.

Под модулем в данной работе понимается относительно самостоятельная технологическая или аппаратурная единица, предназначенная для реализации одного или нескольких одностадийных ХТП, включающая основное и вспомогательное оборудование и коммуникации. В общем случае различают технологические и аппаратурные модули. Техкологнческие-формируктся по целевому назначению стадий: химическое превращение, фильтрация, сушка и т. д. Аппаратурный модуль представляет собой конструктивно законченный набор основного и вспомогательного оборудования, предназначенный для реализации одного или нескольких одностадийных МП. Аппаратурные модули имеют многофункциональный характер, гак как один аппаратурный модуль может быть использован для стадий различного целевогс назначения.

Технологический и аппаратурный модули могут быть индивидуальными, типовыми, и гибкими.

Под индивидуальным модулем будем понимать -модуль, предназ наченный для реализации одного ХТП. Если по условиям регламент; данный процесс допускает отклонение тех или иных параметров (ко струкций) в заданном диапазоне изменения, то модуль считаете гибким. Типовой модуль, в отличие от индивидуального, предназна чен для реализации множества ХТП одинакового (в случае техноло гического) или различного (в случае аппаратурного) назначения Реализация множества ХТП в одном модуле,как правило, предполагс ет наличие многовариантности размеров оборудования, что соотнес ствует- гибкому аппаратурному модулю.

Процесс формирования технологических модулей заключается в выборе типа модуля по целевому назначению стадий и выборе соответствующих технологических условий для его реализации.

Формирование аппаратурных модулей проводится исходя из описания технологических модулей. При зтом существует определенная связь между мюж-с-гвом технологических признаков,представленых в банке технологических модулей, и мноиествон признаков, опксываю-И55Х аппаратурный модуль. Так, информация о процессе, преобразованная с помощью совокупности эвристических правил, дает возможность подобрать основное и вспомогательное оборудование для реализации этого процесса.

В работе разработаны методики, алгоритмы и програимы формирования типовых модулей.

Сформированные по предложенной методике модули обладают определенной степенью гибкости в виду инвариантности технологических стадий и их аппаратурного оформления. Для оценки степени гибкости модулей предлагается подход, вклгчахеДО два этапа.

1. Гест гибкости, то есть определение яыштся ля модуль (система) гиб::!:;:.

2. Определение лядекса гибкости -количественной иеры гибкости модуля или сяете'ы.

В работе приводятся математические постановки задач решения проблем гибкости.

Тест гибкости (рис.") заключается в определении диапазона работы системы Т для совокупности технологических параметров & , обеспечивающей работоспособность системы в допустимой области функционирования Я. Математически тест гибкости записывается в виде задачи трехуровневой оптимизации:

¿С(ф = гпах_ ип шх Г. (diz.iT, § ) (1)

0с-/ я J

Т - < ф I £>/< = 6?, <- О? }, ь=Гр (2)

где о" - о"-* &¿>Л л о* {3)

= 0 , 1 ¿г I =1 (4)

_ _ _ . I <-о , з е-1.

система равенств, включающая уравнения матери-

- е -

альных и энергетических балансов; ^(сГ.г.х.б)- система ограничений на технологические ( @), конструктивные (5), управллюпдае(г) и установившиеся (х) переменные; X(5)-функция допустимости работы ситемы для заданных конструктивных переменных <1.

Если ^С (с!) > 0 - система является негибкой. В случае необходимости может быть предпринята процедура повышения гибкости еа счет изменения технологических условий процесса или конструктивных параметров. Если _£(<!)<- О - система является гибкой. В этом случае решается задача количественного определения меры гибкости.

Индекс гибкости характеризуется скалярной величиной с£( максимальное значение которой определяет степень гибкости F. Математически это запишется:

F - max Sk - _ ' ! (5)

При max iniri max f- (d,z, x, 9 ) <- 0 (6)

&ёТ Jej J

T(eCf) » i Ou | ¿£>-0. j (7) ,

■ Задачи (l)-(4) и (5)-(7) являются недифференцируемкми задачами глобальной оптимизации большой размерности. В работе предлагается способ реиения таких задач, заключающийся в декомпозиции исходной формулировки на двухуровневую задачу оптимизации. Для снижения размерности задачи предлагается методика, использующая понятия/активных выражений, позволяющая Еключать в исходную постановку только те ограничения, которые являются не. обходимыми и достаточными для получения решения. В работе/ представлена обшая смешанно-целочисленная формулировка задачи линейного или нелинейного программирования и ее частные случаи, учитывающие ограничения на установившиеся и управляющие переменные.. Решение этих задач осуществляется стандартными методами, либо путем декомпозиции их на задачи меньшей размерности.

В работе ' приводятся алгоритмы-теста и определения индекса гибкости, идентификации активных выражений и состояний и репения смешанно-целочисленной задачи оптимизации.

В главе 3 рассмотрены вопросы структурно -параметрической оптимизации синтезируемой ЭТО, включающие .способы организации многоассортиментных производств модульного типа и оптимизацию по различным критериям.

Различают следующие способы организации многоассортиментных производств: последовательный, группами и циклический с фиксированными или переменными маршрутами. Последовательный способ предусматривает выпуск продуктов друг за другом в полном объеме. Выпуск группами предполагает одновременный выпуск нескольких продуктов и последовательный выпуск групп. Циклический способ допускает наработку ассортимента повторяющимися циклами, содержащими по одной партии каждого продукта. Это позволяет одновременно нарабатывать весь ассортимент, но увеличивает количество переналадок оборудования при переходе с продукта на продукт. Ос-

новные критерии при решении задачи: минимизация общего времени .выпуска ассортимента, минимизация■простоев оборудования и уменьшение количества промьшок и переналадок оборудования.

Возможность выпуска продукции многоассортименткых производств модульного типа по переменным маршрутам связана с наличием в схемах типовых модулей многофункционального назначения. Приводятся математические аспекты синтеза ХТС с переменными маршрутами и постановка задачи синтеза оптимальной гибкой ХТС. ГО. - С + Ен'КЗ —min

1

КЗ - f (HJ. Vj, из, Vj, С • - f (SS.SM.R.A.ZP) Я.

Ир^. ру. J-1.

м

V

Z.

чга

Ц'т ТУ +

sr / Нк

Ач

<ui

2-1,

k-1.....К i

(8)

(9)

(10)

(И)

(Qi/qi )

ma:

max i! Si j q ¡пах {

Pil/ > Sil/- Я/ Vj, Vj' ."Pil/- discr.

< To

L?v

}

< Vj VJ <

/Cf/

Nj> Hj . Np^-int, q,

< min -CSij q» / min i гУ^ / tfy'

. . . и.--

> I Lj

' - ге£

>

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

i , riij- Giscr, nj, hj , hp^.-inc., q; - real. (17)

Здесь ИЗ- приведенные затрать!" на схему, КЗ- капитальные затраты на оборудование, С- себестоимость выпускаемой продукции, Vj, Vj - объема аппаратов на стадиях и согласующих емкостей,Pilj-проиа^одительноеть полунепрерывного оборудования, Nj, Nj - число аппаратов р емкостей, Qi.q; - производительность и размеры партий продукта, То- плановый срок выпуска ассортимента, - длительность j-той стадии в производстве i- го продукта, Со. - длительность лимитирующей стадии, %-j- длительность стадии по регламенту, Sij-no-

. iv>' " верхние и 0 ~

стадийные материальные индескы, , Чу , нижние коэфициенты заполнения оборудования и емкостей, л^' -объем реакционной массы в емкости,^/,коэфициенты.

: С1использованием соотношений (8)-(17) в работе разработан алгоритм итерационного поиска оптимальных гибких схем с использованием эвристик. Спецификой алгоритма является: - возможность расчетов с общим и индивидуальным шагом по разме-'рам партий- продуктов. Общий шаг позволяет быстро получить интервалы значений переменных,а индивидуальный гарантирует решение;

- 11 -

- определение оптимальных размеров партий продуктов;

- уют зависимости изменения длительностей стадий от размеров партий продуктов;

- возможность изменения исходной структуры путем установки параллельных аппаратов на стадиях и емкостей.

Глава 4 посвящена практическим вопросам построения и оптимизации модульной ХТС производства лекарственных препаратов сульфаниламидной группы.

С использованием предлагаемой методики совмещения проведен анализ индивидуальных технологий производств лекарственных препаратов и определены основные типы технологических и аппаратурных модулей для реализации гибкой ХГС в модульном исполнении.

Алгоритмы формирования и поиска требуемых.модулей реализованы с использованием баз данных. Разработана структура Сазы данных, построеная по принципу "меню". Основными составляющими которого являются разделы, предназначенные для формирования типовых технологических и аппаратурных модулей.

В результате формирования типовых модулей с использованием баз данных и автоматизированных средств поиска информации Получен минимальный набор типовых технологических и аппаратурных модулей, на которых реализуется индивидуальная или гибкая ХТС. Для реализации совмещенного производства сульфаниламидных препаратов необходимо 15 типов технологических модулей и 10 аппаратурных.

Проведен анализ различных способов выпуска и выбраны рацио. налыше варианты по временным критериям.

Результаты структурно-параметрического синтеза производства: сульфапиридазина (51=60 т/год), салазопиридазина (02=10 т/год) и сульфамонометоксина (03=100 т/год) (таблица 1)', позволяют определить количественный состав оборудования, входящего в состав модулей и его размеры. . I

Результаты расчетов гибкой ХТС в модульном исполнении переданы в ГйПРОИИКИгдкрсм' для использования при проектировании блочно-модульного п; ';:; ЕодстЕа сульфаниламидных препаратов.

Глава 5 посвяю'нч вопросам лтоектировэния многоасгортикент-ны:< ХТС модульного типа.

В работе щадлл'-и обоРкунный подход к проектированию таких схем. в основу которого положен рассмотренный в предыдущих

Таблица 1. Результаты структурно. - параметрического4 синтеза гибкой ХТС производств лекарственных препаратов. ■

1 [вариант I-V 1 1 . 1 ■" . - • ......I структура | срок выпуска, ■ час. 1 затраты, руб. |

1 1 кол-во | кол-во | аппаратов|емкостей| i i 1 капитальн. | 1 1 приведен|

!т. 1 1 .46 | 14 | 1524- 1 151350 | 66594 |

| 2* 46 | 14 I 2377 134900 | 55343 |

13 53 I ' 15 | 2088 164150 | 72226 |

1 г. 45 | 16 | 1 1 560 148830 | 1 1 65485 | .. .. J

л - оптимальный вариант, главах подход к синтезу оптимальных схем. Предложены следующие згаш проектирования:

1. Создание структуры индивидуальной или совмещенной ХТС в модульном исполнении с определенной гибкостью.

(2. Оптимизация структуры модульной ХТС по различным критерия к: • ниницл* общего врекени выпуска ассортимента, включая вреш на прокшзку и переналадку оборудования при переходе с продукта на продукт; минимум приведенных затрат, Еключая затраты на ос-ЯОЕнре и вспомогательной оборудование, сырье и энергоносители и обслуживание модульной схемы.

'„. . 3. Автоматизированный синтез проектируемой схемы. '' На первом этапе решается задача разработки структуры модульной ХТС, на втором-задача оптимизации и на третьем-разработки автоматизированных средств построения технологической схемы проектируемой ХТС модульного типа. Отличительными особенностями предлагаемого подхода являются:

(проектирование модулей с заданной, максимальной или оптимальной степенью гибкости на этапе формирования структуры для любого ассортимента и в случае организации ХТС с перестраиваемой структурой;.'.

1 - оптимизация способов выпуска ассортимента модульной схемы по временным критериям;

- оптимизация структуры модульной ХТС по критерию приведенных ; затрат.

В данной главе рассматриваются аспекты проектирования ХТС с учетом степени гибкости модулей и автоматиз1!рованный синтез модульных ХТС.

В работе предложены два способа достижения заданой степени гибкости при проектирование модулей: за счет изменения техноло-■ гичесютх условий; путем конструктивных или структурных изменений. ^ ■ :

Если процесс С модуль)допускает отклонение некоторых технологических параметров от номинальных значений, проектирование модулей с заданной (максимальной) степенью гибкости возможно пу- . тем изменения значений этих параметров, приводящих к изменению диапазона работы системы Т.- Решение задачи в измененных условиях проводится методом декомпозиции .аналогично решению задач (.1-4) И (5-7).

Второй способ заключается в находцении таких конструктивных параметров с1£ и их изменений ^ , которые приводят к желаемому (максимальному) значению индекса гибкости Г 1) пои минимальных затратах. 1/атематически задача записывается в следующем виде. _ '

_Ш1П ХС]Г- V/ + ЗлсГ (18)

ЫлЫ ,

Ль

при с> <=■ Р , к «1......, п„г _ .; (19)

О = ¿о + Т-^е '¿¿г, ■ (20)

¿йе. <- ^ , иг =0,1; 1=1,.....г (21)

А, (22)

-

где [С),[/ ] - фиксированная и переменная составлявшие стоимости;

4 с1е - измененг.е конструктивной переменной де ; Уе -бинарная переменная; - заданный индекс гибкости модуля (системы),

д/", ¿Г"4 - индекс гибкости б' К-м активном состоянии до и после конструктивных изменений, сф - коэффициент чувствительности к изменению 1-й ксигтрукгиеной переменной'в'к-м активном состоянии.

61*=-/?: Д--24 , : ь.^.л- (23)

¿еУ/ ^

где , -.f (лв*Р'к Г .Л* Ц!Ж)Г[ ^ (24)

■л J<£Ji

Jy - множители Лагранжа, критическое направление измене-

ний i-ro технологического параметра (_ i=l,..., р) кр.к /-¿йГ если ЭГ^М < о

,,4 и ' --\

UOi если > 0 (25)

- '

s(d, Q ) функция ограничений, определяемая соотношением

. (ад

,d¿- de + ' А <±£ (27)

, Б работе приведены возможны?, алгоритмы решения задачи достижения заданной степени гибкости за счет конструктивных изыанэнкД.

Поскольку проектирование модулей с максимальной степенью гкбкоЬги часто приводит к существенному увеличению затрат на ее доетй&шке.то наиболее правильным является определение соотношения швд'у ожидаемой прибылью от использования гибкой ХГС и заг-ратааш на создание модулей с заданной степенью гибкости.

в'качество критерия оптимальности предложена функция E(F), определяемая разностью между прибылью и затратами.

Математически задача формулируется следующим образом.

шах E(F) -max {R(F)-C(F)>, (28)

Гд^ R(F)-ojfflflae,4aH прибыль от внедрения ХГС с заданным индексом гибкости F;C(F)-затраты на достижение индекса гибкости F.

. Зависимость С( F) определяется решением задачи обратной задаче (18) -(£7) для различных значений F.

' Дня определения R( F) используются соотношения:

R( F) ={$¿£"1$)) max r( d, z,9) /fj (d,2, 0 )<=0 > (29)

при, T( F>{ | Q?- F л Qi. £ + Fa Q? }, i»l,...p . d^ нов ■ = d^ + J 1=1,... r

,d£-arg [C(F)3, .

где fj-'(d,z,0)<-O - система_балансов и ограничений.

.Функция прибыли r(d,i,в)может быть выражена как линейная зависимость от конструктивных,технологических и управляющих переменных в матричном виде.

г(<Г,г,Р) -[ав] +Са.,]^ТЧа^г +[а3]7£, .(30)

где 1а„1, С а,], С а^], Га^] - матрицы.коэффициентов.

Таким образом, определение сводится к решению.множества задач (29)-(30) для различных значений ^

Методика проиллюстрирована на примере модуля химического. превращения, как наиболее распространенного в производствах лекарственных препаратов. При решении 38да«и использована общая формулировка задачи, применимая для любых химических реакций и модулей других типов. Отличие задач для различит типовых моду-; лей определяется размерностью и количеством параметров, а метод' решения для любых модулей одинаков. Методика.пригодна для оценки . гибкости ХТС в целом.

В работе разработана методика автоматизированного синтеза проектируемой ХТС в модульном исполнении, созданы банки данных графических представлений модулей и программных средств'выбора и взаимосвязи отдельных модулей в единую технологическую схему. Для реализации предложенного метода разработан пакет программных модулей и осуществлено их взаимодействие с внешними программами.

I

'выводы.-'

1. Разработан обобщенный подход к синтезу гибких , многоас-сорткментных многостадийных периодических производств модульного типа химической и медицинской промышленности.

2. Разработаны и анпробированы методики анализа возмо*шосги совмещения индивидуальных производств для их совместной реализации п формирования типовых модулей с использованием баз данных.

3. Предложена методика количественной оценки степени гибкости типовых модулей и проектирования модулей с заданной, максимальной и оптимальной степенью гибкости.

4. Разработана оптимальная гибкая схема производства лекарственных препаратов сульфаниламидной группы в модульном исполнении.

5. Предложен обобщенный подход проектирования модульных ХТС с учетом гибкости.

5. Экономический эффект от внедрения теоретических и практических разраСигск составит значительную сумму.

Основные результаты работы излогенн ъ следующих публикациях.

- 161. Бельков E'IL , Савицкая Т. а К созданию гибких ХТС.с переменными маршрутами// Методы кибернетики химико-технологических ; процессов: Тее. стенд, докл. третьей Всесоюан. : научной конферен- ' ции. ЬЬеква, 14-16 июня 1989г.-М',1989-С. 134.

2. Церов Б. Л., Бельков В. П. , Савицкая Т.В. Об одном подходе к решению еадачи совмещения ХТП// Новые процессы, оборудование и гибкие■ производственные системы для многономенклатурных химических производств: Tes, докл. Всес. научно-технической конф. Днепропетровск, 26-28 сент. 1989г. -Черкассы, 1SS9-C.

3. Перов В. JL , Бельков Б. П, Савицкая Т. Е, Воэшок Л В. Гибреть при блочно-модульном подходе синтеза многоассортимент-н'ьцс' химико-техкологических процесов// 1&ск. хим. -технол. Htf-T.-M. ,1990-ЗС. Деп. В ВИНИТИ 26.07.90 N4267-90 ДЕП.

4.' Шров В.Л. , Бельков В. П., Савицкая Т. В., Кошккн А. В. Алгоритм поиска квазноптимальных структур при производстве лекарственных препаратов по совмещенной технологии// Моск. хим.-тех-нол. ИН-Т. ,-М. ,1890-150. Деп. в ВИНИТИ 26.07.90 N4208-90 ДЕП.

. Б. Перов Е Л., Бельков R Е , Савицкая Т. Е , Алексеева О. В. Простои оборудования гибких химико-технологических систем//Моск. ' хим. -техноЛ. ин-Т. ,-М. , 1990-50. Деп. В ВИНИТИ 26. 07. 90 N4269-90 ДЕП.

6. Перов Е Л., Бельков В. П., Савицкая Т. В. Алгоритмическое и .программное обеспечение синтеза оптимальных схем гибких много-

• ассортиментных. производств//Тезисы докл. IV Московской конферен- ■ ции молодых' ученых' по химии и химической технологии, Ьйсква, 1990 г. Секция кибернетики химико-технологических . процессов. Моск.,хим.-технол. ин-т им Д. И. Мзнделеева. - M. ,1991.-0.47-48.

7. Шров В. JL , Бельков Е П. , Савицкая Т. В. Теоретические и практические аспекты гибкости многоасоортиментных производств//

•Известия ВУЗов серия "Химия и химическая, технология" - Иваново,1991- N 12 , С. 98-110

8. Перов в!'Л. .Бельков В. Е .Савицкая Т. В. ,'Викулина Т. И. Анализ возможности совмещения химико-технологических процессов многоассортиментных производств// Моск. хим. -технол. ин-т. ,-М, ,1991-230. Деп. в ВИНИТИ 13.11.91 »4268-91 ДЕП.